克拉潑改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器

1、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4前言1工程概況1正文1 HYPERLINK l bookmark63.1設(shè)計(jì)的目的和意義13.1.1設(shè)計(jì)目的13.1.2設(shè)計(jì)意義1 HYPERLINK l bookmark83.2克拉潑電容三點(diǎn)式振蕩電路的基本原理13.2.1振蕩器組成原則1 HYPERLINK l bookmark103.3.2改進(jìn)型電容三點(diǎn)式（克拉潑振蕩器）的由來2 HYPERLINK l bookmark123.2.3克拉潑振蕩器的電路分析23.2.4克拉潑振蕩器的起振條件33.2.5克拉潑振蕩器的振蕩頻率3 HYPERLINK l bookmar

2、k423.2.6克拉潑振蕩器的電容參數(shù)影響4 HYPERLINK l bookmark463.3設(shè)計(jì)方法和內(nèi)容53.3.1電容三點(diǎn)式和改進(jìn)型電容三點(diǎn)式仿真比較5 HYPERLINK l bookmark483.3.2克拉潑振蕩器電容參數(shù)改變對波形的影響6 HYPERLINK l bookmark503.5結(jié)論7 HYPERLINK l bookmark52致謝7 HYPERLINK l bookmark54參考文獻(xiàn)8塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)第 #頁共8頁塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)第 頁共8頁、八、前言振蕩器用于產(chǎn)生一定頻率和幅度的信號，它不需要外加輸入信號的控制，就能自動的將直流電能

3、轉(zhuǎn)化為所需要的交流能量輸出。振蕩器的種類很多，根據(jù)產(chǎn)生振蕩波形的不同，可分為正弦波振蕩器和非正弦波震蕩器。正弦波振蕩器從組成原理來看，可分為反饋振蕩器和負(fù)阻振蕩器。正弦波振蕩器的作用是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定、幅度不變的正弦波輸出。以LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器稱為LC正弦振蕩器。三點(diǎn)式振蕩器屬于LC振蕩器的一種，由于電容三點(diǎn)式頻率調(diào)節(jié)不便引起電路工作性能的不穩(wěn)定使該電路只適宜產(chǎn)生固定頻率的振蕩，所以選擇了改進(jìn)型電容三點(diǎn)式（克拉潑電路），即在電容三點(diǎn)式電路的基礎(chǔ)上，在諧振回路的電感支路上串聯(lián)一個(gè)可調(diào)電容。此次設(shè)計(jì)的電路是建立在反饋電路基礎(chǔ)之上的，在熟悉了改進(jìn)型電容三點(diǎn)式的原理下，對電路進(jìn)行仿真，由

4、輸出波形比較它們的不同，最后得出可調(diào)電容的值越大，振蕩頻率穩(wěn)定度越高。振蕩器在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如，在無線電通信、廣播、電視設(shè)備中來產(chǎn)生所需要的載波和本機(jī)振蕩信號；在電子測量儀器中用來產(chǎn)生各種頻段的正弦信號塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)第 #頁共8頁塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)第 #頁共8頁塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)第 頁共8頁塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)第 #頁共8頁正文此次課程設(shè)計(jì)是在multisim軟件下對改進(jìn)型電容三點(diǎn)式克拉潑電路的輸出波形進(jìn)行仿真。由于振蕩器的種類很多，適用的范圍也不相同，但它們的基本原理都是相同的，都由放大器和選頻網(wǎng)絡(luò)組成，都要滿足起振，平衡

5、和穩(wěn)定條件。本次課程設(shè)計(jì)要求振蕩器的輸出頻率為lOMhz，屬于高頻范圍。所以選擇LC振蕩器作為參考對象，再考慮輸出頻率和振幅的穩(wěn)定性，最終選擇了克拉潑振蕩器。此次可設(shè)用了兩周的時(shí)間，對改進(jìn)型電容三點(diǎn)式克拉潑電路進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)了克拉潑電路的優(yōu)缺點(diǎn)。3.1設(shè)計(jì)的目的和意義3.1.1設(shè)計(jì)目的熟悉multisim軟件，運(yùn)用軟件里的一些元器件連接電路圖，完成課程設(shè)計(jì)：改變型電容三點(diǎn)式（克拉潑電路）設(shè)計(jì)仿真。對改進(jìn)型電容三點(diǎn)式（克拉潑電路）進(jìn)行輸出波形仿真，并分析。3.調(diào)節(jié)可變電容的值，觀察輸出波形的變化，并與實(shí)際理論值進(jìn)行比較。3.1.2設(shè)計(jì)意義設(shè)計(jì)的改進(jìn)型電容三點(diǎn)式電路克服了電容三點(diǎn)式電路的頻率高的缺

6、點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中的范圍更加廣泛。3.2克拉潑電容三點(diǎn)式振蕩電路的基本原理3.2.1振蕩器組成原則振蕩器LC回路的三個(gè)端點(diǎn)與晶體管的三個(gè)電極分別連接構(gòu)成的電路即為三點(diǎn)式振蕩器，如圖所示：圖3-1三點(diǎn)震蕩器一般形式三點(diǎn)式LC正弦波振蕩器的組成法則是：與晶體管發(fā)射極相連的兩個(gè)電抗元件應(yīng)為同性質(zhì)的電抗，而與晶體管集電極一基極相連的電抗元件應(yīng)與前者性質(zhì)相反。也就是說上圖中Zbe、Zce與Zbc的性質(zhì)必須相反振蕩器才能起振。3.3.2改進(jìn)型電容三點(diǎn)式(克拉潑振蕩器)的由來在電容三點(diǎn)式電路中，要減小極間電容在回路總電容中的比重，可以采用部分接入的方法。一種電容三點(diǎn)式振蕩器的改進(jìn)型電路克拉潑振蕩器就是從這一點(diǎn)

7、出發(fā)得到的。在電容三點(diǎn)式振蕩器電路的回路中僅多加一個(gè)與C、C相串聯(lián)的電容C即構(gòu)成了克拉潑振蕩23臾方器。3.2.3克拉潑振蕩器的電路分析(a)實(shí)際電路(b)交流通路圖3-2克拉潑振蕩器原理圖圖1(a)和(b)分別是克拉潑振蕩器的實(shí)際電路和相應(yīng)的交流通路。由圖3-2(a)可知，克拉潑電路與電容三點(diǎn)式電路的差別，僅在回路中多加一個(gè)與C、C相串聯(lián)的電容C。133通常C取值較小，滿足CC，CC，回路總電容主要取決于C。而回路中的不331323穩(wěn)定電容主要是三極管的極間電容C、C、C,它們又都直接并接在C、C上，不影cebecb12響C值，結(jié)果是減小了這些不穩(wěn)定電容對振蕩頻率的影響，而且C越小，這種影響

8、就越小,33環(huán)路增益就越小，回路標(biāo)準(zhǔn)性就越高。實(shí)際情況下，克拉潑電路的頻穩(wěn)度大體上比電容三點(diǎn)式電路高一個(gè)量級，達(dá)10-410_5。3.2.4克拉潑振蕩器的起振條件C3TH-塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)第 #頁共8頁塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)第 #頁共8頁塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)第 頁共8頁塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)第 #頁共8頁(a)克拉潑電路(b)開環(huán)電路圖3-3克拉潑電路及其開環(huán)電路在如圖(a)所示的克拉潑電路中，L、C3的串聯(lián)支路呈感性，符合三點(diǎn)式電路的組成法則，即與發(fā)射極連接的為C和C，而不與發(fā)射極連接的為感性電抗。該電路滿足相位平12衡條件。在X處斷開，可以得到如圖(

9、b)所示的開環(huán)電路。它的反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)保持不變，仍為n,C/(C+C)，C=C+C，不同的僅是R(,RR)需要通過CTOC o 1-5 h z11222beLLe03和C(，CC/(C+C)的電容分壓網(wǎng)路折算到集電極上，折算后的數(shù)值為n2R(或1,212122Lg/ng)，其中n，C/(C+C)。因此，該電路的振幅起振條件為L2L2331,2gmg/n2+ngL22i其中，g，1r。ie3.2.5克拉潑振蕩器的振蕩頻率克拉潑振蕩電路是在電容三點(diǎn)式振蕩電路的基礎(chǔ)上，米用L和C的串聯(lián)電路代替原來3的L而構(gòu)成的。由圖3-2(b)可知，在工作頻率上，L與C串聯(lián)支路應(yīng)等效為一個(gè)電感，3C和C以及并接

10、在C，C上的C，C只是整個(gè)回路電容的一部分，晶體管以部分接入1212cebe的方式與回路聯(lián)接，這樣就減弱了晶體管與回路的耦合。由于C3C1，C3C2，因而回路總電容近似等于C3，振蕩器的振蕩頻率為osc，OSCLCLC3QC111C3+ceC+CC+CC1ce2be3顯然，管子的結(jié)電容對的影響是很小的，而且C越小，結(jié)電容對振蕩頻率的影響TOC o 1-5 h zosc3就越小。但是，由于JC2只是整個(gè)振蕩回路的一部分，晶體管是以部分接入的方式與回路連接，減弱了晶體管與回路之間的耦合。而晶體管的電壓反饋系數(shù)為：F沁Cce2如果設(shè)回路L兩端的等效負(fù)載為Rl，則折合到集電極回路作為集電極負(fù)載電阻R:

11、2R，p2RLLC）2C1丿P為回路總阻抗反映到管子ce端的接入系數(shù)，其值為CC3C+C23CCC+C2C31C+C23可見C3減小R也減小，從而導(dǎo)致放大倍數(shù)下降，會影響起振條件。由于通過改變C來改變振蕩頻率的同時(shí)會影響負(fù)載電阻R變化，進(jìn)而影響振蕩器的性3L能，故克拉潑振蕩器不適合用作頻率可變振蕩器。3.2.6克拉潑振蕩器的電容參數(shù)影響如圖3-2（R所示，在電容三點(diǎn)式振蕩電路中接入C3后,雖然振蕩器的反饋系數(shù)不變,但是接在AB兩端的電阻R（,RlR0）折算到振蕩管集基極間的數(shù)值（設(shè)為R）減小,其值為RQn2R，（C3/RL2LC3+C12L式中，C1,2是C1、C2和包括各極間電容在內(nèi)的總電容

12、。因而，放大器的增益亦即環(huán)路增益將相應(yīng)減小。顯然，C3越小，環(huán)路增益就越小。可知在這種振蕩電路中減小C3來可提高回路標(biāo)準(zhǔn)性。但C取值過小，振蕩器就不會滿足振幅起振條件而停振。33.3設(shè)計(jì)方法和內(nèi)容3.3.1電容三點(diǎn)式和改進(jìn)型電容三點(diǎn)式仿真比較V匚匚R32-55kQC15Y1-，330nF230nF510uHSOR-dC2Zp320n圖3-4電容三點(diǎn)式電路仿真圖3-5電容三點(diǎn)式輸出波形仿真與共基電容三點(diǎn)式振蕩器電路相比，在電感支路上串連一個(gè)電容。但它有以下特點(diǎn):1、振蕩頻率改變不影響反饋系數(shù)；2、震蕩幅度比較穩(wěn)定；3、電路中C為變電容，調(diào)整它可一定范圍內(nèi)調(diào)整震蕩頻率；3但C不能太小，否則導(dǎo)致停振

13、，所以克拉潑振蕩器頻率覆蓋率較小，僅達(dá)1.2-1.4。3為此，克拉潑振蕩器適合作固定頻率振蕩器。FI156kQ2H2222AC5二二伽FC1：1QOpFC2-lOOpF12soauH5L130pFKy=A&ikn10ll圖3-6改進(jìn)型電容三點(diǎn)式-克拉潑電路共基極仿真電路圖3-7改進(jìn)型電容三點(diǎn)式（克拉潑電路）輸出波形仿真比較電容三點(diǎn)式電路和改進(jìn)型電容三點(diǎn)式電路，可以發(fā)現(xiàn)，電容三點(diǎn)式的優(yōu)點(diǎn)是電容對高次諧波呈現(xiàn)較小容抗，反饋信號中高次諧波分量小，故震蕩輸出波形好；缺點(diǎn)是頻率調(diào)節(jié)不方便，只適用于頻率調(diào)節(jié)范圍不大的場合，而且晶體管之間會存在寄生電容，他們均與諧振回路并聯(lián)，會使振蕩頻率發(fā)生偏移，同時(shí)極間電

14、容會隨晶體管的工作狀態(tài)變化。改進(jìn)型電容三點(diǎn)式（克拉潑電路）的優(yōu)點(diǎn)是減小晶體管的極間電容，使振蕩頻率穩(wěn)定度明顯提咼了；缺點(diǎn)接入可變電容后，使晶體管的輸出端和回路耦合減弱，放大器的放大倍數(shù)減小，從而使振蕩器輸出的幅度小。3.3.2克拉潑振蕩器電容參數(shù)改變對波形的影響由克拉潑振蕩器的起振條件可知，當(dāng)C改變時(shí)會對電路的起振條件會產(chǎn)生很大的影響。3如果C取值過小，振蕩器就不會不滿足振幅起振條件而停振。設(shè)C為15pF,20%時(shí)，可以3得到電路的仿真波形如圖所示?？砂l(fā)現(xiàn)，波形明顯失真了。圖3-8改變C3后的仿真波形3.5結(jié)論電容三點(diǎn)式振蕩器的反饋信號取自電容兩端，因?yàn)殡娙輰Ω叽沃C波呈現(xiàn)較小的容抗，反饋信號中

15、高次諧波分量小，故震蕩輸出波形好。但當(dāng)通過改變或來調(diào)節(jié)振蕩頻率時(shí)，同時(shí)會改變正反饋量的大小，因而會使輸出型號幅度發(fā)生變化，甚至?xí)拐袷幤魍Ｕ?，所以電容服這些缺點(diǎn)。三點(diǎn)式振蕩電路頻率調(diào)節(jié)很不方便，故使用于頻率調(diào)節(jié)范圍不大的場合。而改進(jìn)型電容三點(diǎn)式僅在諧振回路電感支路增加了一個(gè)電容，卻能克致謝經(jīng)過兩周的時(shí)間，終于順利的完成了此次課程設(shè)計(jì)，回顧這次課程設(shè)計(jì)的過程，感覺自己收獲了很多，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自身存在一些問題，我發(fā)現(xiàn)了自己對書本上的知識掌握的不好,理解的程度也不夠。這次課程設(shè)計(jì)，通過查閱相關(guān)資料和對課本知識的仔細(xì)研究，使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識,我掌握了電容三點(diǎn)式、改進(jìn)型電容三點(diǎn)式電路的原理以

16、及優(yōu)缺點(diǎn)，熟悉了multisim軟件的使用和電路圖的仿真，以及改變參數(shù)時(shí)對仿真圖形進(jìn)行比較和分析。對于電路的設(shè)計(jì)過程我以為電容三點(diǎn)式振蕩器的設(shè)計(jì)很難，設(shè)計(jì)比較煩瑣，有靜態(tài)工作點(diǎn)的要求，各電阻、電容值的設(shè)計(jì)，還有好多要求，看起來十分復(fù)雜。后來通過查資料，才了解到先要計(jì)算好各電阻的值，再根據(jù)各電容的作用，確定電容的值，畫出電路圖，一切都會變得簡單。同樣,在這次課程設(shè)計(jì)中也遇到了不少問題，尤其是編輯公式時(shí)，操作不靈便，編輯好的文檔沒有及時(shí)保存，以至于從頭再來，浪費(fèi)了很多時(shí)間。但吃一塹長一智，現(xiàn)在遇到這些問題，及時(shí)解決，以后再做這類事情就會多一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，就會少出一些類似問題?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說